JP2008266628A - Phosphor particle dispersion, and three-dimentional display device and two-dimentional display device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであり、医療分野、建築分野、航空管制システム、分子構造表示等において好適に用いることができる蛍光体粒子分散体および三次元表示装置に関するものである。また、本発明は、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであり、車載用ディスプレイなどの情報表示分野等において好適に用いることができる蛍光体粒子分散体および二次元表示装置に関するものである。 The present invention relates to a phosphor particle dispersion and a three-dimensional display device that use phosphor particles that emit up-conversion light and can be suitably used in the medical field, architectural field, air traffic control system, molecular structure display, and the like. Is. The present invention also relates to a phosphor particle dispersion and a two-dimensional display device that use phosphor particles that emit up-conversion light and can be suitably used in information display fields such as in-vehicle displays. .
医療分野におけるCT診断や手術シミュレーション、建築分野におけるCAD、航空管制システムおける航空機の位置表示、科学技術計算における分子構造表示など、多くの分野で三次元情報を取り扱うことが必要不可欠になっている。現在、三次元表示が可能な表示装置としてはCRT(ブラウン管)ディスプレイ、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等が知られているが、これらの表示装置では二次元映像しか表示できないため、遠近法などを利用した疑似三次元表示方式により三次元表示を可能としている。しかしながら、疑似三次元表示方式では上述したような三次元情報を十分に表示するのは困難である。したがって、大量の三次元情報を高速に表示し、前後、左右、上下から自由に観察できる三次元表示装置が望まれている。 It is indispensable to handle three-dimensional information in many fields such as CT diagnosis and surgical simulation in the medical field, CAD in the building field, aircraft position display in air traffic control systems, and molecular structure display in science and technology calculations. Currently, CRT (CRT) displays, liquid crystal displays, electroluminescence displays, etc. are known as display devices capable of three-dimensional display, but since these displays can only display two-dimensional images, perspective methods are used. 3D display is made possible by the pseudo 3D display method. However, it is difficult for the pseudo three-dimensional display method to sufficiently display the three-dimensional information as described above. Therefore, there is a demand for a three-dimensional display device that displays a large amount of three-dimensional information at a high speed and can be observed freely from front and rear, left and right, and top and bottom.
一般に人間が対象物を立体視する生理的要因は、(1)両眼視差、(2)両眼のふくそう角、(3)焦点調節(水晶体の調節)、(4)単眼の運動視差といわれる。
従来、三次元表示に用いられてきた方法は、ほとんどが(1)両眼視差のみを実現したものであり、不自然さや極度の疲労感を伴わざるを得ない。また立体知覚の異常といった生理的疾患の原因になっているとも考えられている。最近では、複数の平面スクリーンを重ねて、擬似的に(2)両眼のふくそう角、および(3)焦点調節(水晶体の調節)を満たそうという試みもなされているが十分とは言えず、また(4)単眼の運動視差を実現するまでには至っていない。
In general, the physiological factors that cause a human to stereoscopically view an object are called (1) binocular parallax, (2) binocular congestion angle, (3) focus adjustment (crystal adjustment), and (4) monocular motion parallax. .
Conventionally, most of the methods used for three-dimensional display realize (1) binocular parallax, and must be accompanied by unnaturalness and extreme fatigue. It is also thought to be a cause of physiological diseases such as anomalies in stereoscopic perception. Recently, attempts have been made to superimpose a plurality of flat screens to satisfy (2) the binocular congestion angle, and (3) focus adjustment (adjustment of the lens), but this is not sufficient. Also, (4) monocular motion parallax has not yet been realized.
立体画像をより忠実に表示する表示装置としては、ホログラフィを利用した表示装置がよく知られている。ホログラフィは、上記の(1)両眼視差、(2)両眼のふくそう角、および(3)焦点調節(水晶体の調節)の三点を満たすことができるが、(4)単眼の運動視差の実現は難しい。また、ホログラフィを利用した表示装置は、光学的な書き込みと再生とを行う必要があり、さらに電子的な架空物体を表示させる場合は膨大な干渉縞の計算を行う必要があり、リアルタイムに動画像表示を行うことは非常に困難である。 A display device using holography is well known as a display device that displays a stereoscopic image more faithfully. Holography can satisfy the above three points: (1) binocular parallax, (2) binocular congestion angle, and (3) focus adjustment (crystal lens adjustment), but (4) monocular motion parallax. Realization is difficult. In addition, a display device using holography needs to perform optical writing and reproduction, and when displaying an electronic fictitious object, it is necessary to perform calculation of a huge amount of interference fringes. It is very difficult to display.
また、上記の(1)〜(4)を満足する方法としては、体積走査法(奥行標本化法)が挙げられる。体積走査法は、前後、左右、上下から自由に観察できるという、言わば真の意味での完全な三次元映像を表示する方法である。体積走査法については、(a)バリフォーカル・ミラー方式、(b)移動ディスプレイ方式、(c)移動スクリーン方式、および(d)アップコンバージョン蛍光方式が知られている。 Moreover, a volume scanning method (depth sampling method) is mentioned as a method which satisfies said (1)-(4). The volume scanning method is a method for displaying a complete three-dimensional image in a true sense, that is, it can be observed freely from front to back, left and right, and top and bottom. As for the volume scanning method, (a) varifocal mirror method, (b) moving display method, (c) moving screen method, and (d) up-conversion fluorescence method are known.
上記(a)バリフォーカル・ミラー方式は、ブラウン管等の画像を前後に振動するミラーの動きに同期させて反射させる方法である。しかしながら、振動するミラーでは像の倍率が変わり、補正が必要である。また、表現できる大きさや画像が見える範囲に限界がある。 The (a) varifocal mirror method is a method in which an image of a cathode ray tube or the like is reflected in synchronization with the movement of a mirror that vibrates back and forth. However, an oscillating mirror changes the magnification of the image and requires correction. In addition, there is a limit to the size that can be expressed and the range in which the image can be seen.
上記(b)移動ディスプレイ方式は、立体画像の断面図を表示した発光ダイオードディスプレイ等を高速で移動・回転することにより立体像を表示するものである。また、上記(c)移動スクリーン方式は、移動するスクリーンにレーザー光で立体画像の断面図を描くことで立体的に見せるものである。しかしながら、これらの方式では、移動の方向により立体画像が見える範囲に制限があったり、解像度が異なったりする問題がある。また、表示部内に三次元表示装置の構造部材を内包せざるを得ず、基本的に画像が不鮮明になりやすい。 The (b) moving display system displays a stereoscopic image by moving and rotating a light emitting diode display or the like displaying a cross-sectional view of a stereoscopic image at high speed. Further, the above (c) moving screen system is to make a moving image appear three-dimensionally by drawing a cross-sectional view of a three-dimensional image with laser light on a moving screen. However, these methods have a problem that the range in which a stereoscopic image can be seen is limited depending on the direction of movement, and the resolution is different. In addition, the structural member of the three-dimensional display device must be included in the display unit, and the image tends to become unclear basically.
上記(d)アップコンバージョン蛍光方式は、蛍光体のアップコンバージョン現象を利用して、特に二段階吸収によるアップコンバージョン現象を用いて、実際の発光面に沿って蛍光体を発光させて三次元の画像を表示するものである(例えば特許文献1および非特許文献1参照)。
非特許文献1では、フッ化物ガラスに蛍光体を析出させたものを表示部とし、この表示部に別々の方向から2つの異なる波長のレーザー光を入射して一点で交差させ、その一点のみを発光させるという方法が提案されている。この方法では、それぞれのレーザー光を同期させながら水平および垂直方向に走査していくことにより、発光点が移動するので立体的な画像を表示することができる。
しかしながら、表示部はフッ化物ガラスに蛍光体を析出させてなるものであり、大型のものを作製するのは困難である。また、フッ化ガラスの組成により発光色に影響が及ぼされるおそれがあり、目的とする発光色を得られない場合がある。さらに、複数の発光色で立体画像を表示する、すなわち立体画像をカラー表示するためには、三原色の単色光のみを発光する蛍光体を選択し、各蛍光体を析出させたフッ化ガラスをそれぞれ作製し、これらを積層して表示部とする必要があり、製造工程が煩雑である。このため、実用化には至っていない。
The above (d) up-conversion fluorescence method uses the up-conversion phenomenon of the phosphor, and particularly uses the up-conversion phenomenon due to two-stage absorption to cause the phosphor to emit light along the actual light emitting surface, thereby producing a three-dimensional image. (For example, refer to
In
However, the display unit is formed by depositing a phosphor on fluoride glass, and it is difficult to manufacture a large display unit. Moreover, there is a possibility that the emission color may be affected by the composition of the fluoride glass, and the target emission color may not be obtained. Furthermore, in order to display a stereoscopic image with a plurality of emission colors, that is, to display a stereoscopic image in color, a phosphor that emits only three primary colors of monochromatic light is selected, and a fluoride glass on which each phosphor is deposited is selected. It is necessary to manufacture and laminate these to form a display portion, and the manufacturing process is complicated. For this reason, it has not reached practical use.
そこで、本発明者は、大型化が可能で、容易に製造可能な三次元表示装置として、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体微粒子を透明液体または透明樹脂に分散させてなる蛍光体微粒子分散体を用いた表示部を有する三次元表示装置を提案した(特許文献2参照)。 Therefore, the present inventor, as a three-dimensional display device that can be increased in size and easily manufactured, converts fluorescent fine particles that are excited by two or more different wavelengths of light to emit up-conversion light into a transparent liquid or a transparent resin. A three-dimensional display device having a display unit using a dispersed phosphor fine particle dispersion was proposed (see Patent Document 2).
また、二次元映像を表示する二次元表示装置においても、蛍光体のアップコンバージョン現象の利用が注目されている。従来、CRTディスプレイ、プラズマディスプレイ等では、紫外線で励起されて可視光を発する蛍光体が使用されている。これに対し、上記のアップコンバージョン発光する蛍光体は、赤外線で励起されて可視光を発するものである。赤外線は、紫外線と比較して、安全性やコスト等の面で有利である。そのため、二次元表示装置への蛍光体のアップコンバージョン現象の利用が期待されているのである。 Further, in a two-dimensional display device that displays a two-dimensional image, the use of the phosphor up-conversion phenomenon has attracted attention. Conventionally, phosphors that emit visible light when excited by ultraviolet rays have been used in CRT displays, plasma displays, and the like. On the other hand, the phosphor that emits up-conversion light emits visible light when excited by infrared rays. Infrared rays are advantageous in terms of safety and cost as compared with ultraviolet rays. For this reason, it is expected that the phosphor up-conversion phenomenon is used in the two-dimensional display device.
例えば特許文献3には、発光材料として、蛍光体の結晶を析出させた結晶化ガラスが提案されている。しかしながら、ガラスに蛍光体を析出させるため、上記非特許文献1と同様に問題がある。
また、蛍光体のアップコンバージョン現象を利用するものではないが、例えば特許文献4には、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイを車載用ディスプレイとして用いることが提案されている。
For example,
Moreover, although it does not utilize the up-conversion phenomenon of the phosphor, for example,
三次元表示装置の表示部は、表示品質の点から透明であることが好ましい。しかしながら、特許文献2に記載の方法では、蛍光体微粒子を透明液体または透明樹脂に分散させるため、蛍光体微粒子によって、表示部に用いられる蛍光体微粒子分散体の透明性が低下する場合があった。
The display unit of the three-dimensional display device is preferably transparent from the viewpoint of display quality. However, in the method described in
同様に、二次元表示装置の表示部も、表示品質の点から透明であることが好ましい。例えば、上述の蛍光体の結晶を析出させた結晶化ガラスを表示部に用いれば、透明な表示部とすることは可能であるが、上述のような問題点がある。また例えば、上述のELディスプレイを表示部に用いる場合、ELディスプレイは、ガラス基板上に透明電極、絶縁層、発光層、絶縁層、透明電極、カバーガラスを順次積層した構造を有していることから、透明な表示部とするためには、すべての構成部材に高い透明性が必要となり、通常は配線等が視認されてしまう。 Similarly, the display unit of the two-dimensional display device is preferably transparent from the viewpoint of display quality. For example, if crystallized glass on which the above-described phosphor crystals are deposited is used for a display portion, a transparent display portion can be obtained, but there are problems as described above. For example, when the above-mentioned EL display is used for the display unit, the EL display has a structure in which a transparent electrode, an insulating layer, a light emitting layer, an insulating layer, a transparent electrode, and a cover glass are sequentially laminated on a glass substrate. Therefore, in order to obtain a transparent display unit, high transparency is required for all the constituent members, and wiring or the like is usually visually recognized.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであって、大型化が可能で、容易に製造可能であり、透明性に優れる蛍光体粒子分散体、三次元表示装置および二次元表示装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and uses phosphor particles that emit up-conversion light, and can be enlarged, easily manufactured, and excellent in transparency. A main object is to provide a particle dispersion, a three-dimensional display device, and a two-dimensional display device.
上記目的を達成するために、本発明は、700nm〜2000nmの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a phosphor particle dispersion in which phosphor particles that are excited by light having a wavelength in the range of 700 nm to 2000 nm and emit up-conversion are dispersed in a transparent liquid or a transparent resin. The phosphor particle dispersion is characterized in that the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same.
本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。
このような本発明の蛍光体粒子分散体は、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは、蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマーに分散させてモノマーを硬化させたりすることにより作製することができるので、容易に製造可能であり、大型化が可能である。また、本発明に用いられる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、蛍光体粒子を分散させる媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることが可能である。
When the phosphor particle dispersion of the present invention is used in a display device, an image can be displayed by utilizing an up-conversion phenomenon due to two-stage absorption of phosphor particles. Further, since the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same, the transparency of the phosphor particle dispersion can be improved, and a display device with excellent display quality can be obtained. it can.
Such a phosphor particle dispersion of the present invention is used, for example, in which phosphor particles are dispersed in a transparent liquid, or phosphor particles are kneaded in a transparent resin, or phosphor particles are used for forming a transparent resin. Since it can be produced by dispersing in a monomer and curing the monomer, it can be easily manufactured and can be enlarged. In addition, the transparent liquid and transparent resin used in the present invention can be arbitrarily selected, and it is possible to prevent the emission color from being affected by the composition of the medium in which the phosphor particles are dispersed, and the intended emission color. Can be obtained.
上記発明においては、上記蛍光体粒子が、上記700nm〜2000nmの範囲内の波長のうち、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより立体画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。このような本発明の蛍光体粒子分散体は、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは、蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマーに分散させてモノマーを硬化させたりすることにより作製することができるので、容易に製造可能であり、大型化が可能である。また、本発明に用いられる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、蛍光体粒子を分散させる媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることが可能である。さらに、本発明の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、例えば互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を透明液体または透明樹脂に分散させた蛍光体粒子分散体とすればよい。したがって、カラー表示の三次元表示装置に用いることができる蛍光体粒子分散体を容易に得ることが可能である。 In the said invention, it is preferable that the said fluorescent substance particle is excited by the light of 2 or more types of different wavelengths among the wavelengths in the range of the said 700 nm-2000 nm, and emits upconversion. When the phosphor particle dispersion of the present invention is used in a display device, a stereoscopic image can be displayed by utilizing an up-conversion phenomenon due to two-stage absorption of the phosphor particles. Further, since the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same, the transparency of the phosphor particle dispersion can be improved, and a display device having excellent display quality can be obtained. it can. Such a phosphor particle dispersion of the present invention is used, for example, in which phosphor particles are dispersed in a transparent liquid, or phosphor particles are kneaded in a transparent resin, or phosphor particles are used for forming a transparent resin. Since it can be produced by dispersing in a monomer and curing the monomer, it can be easily manufactured and can be enlarged. In addition, the transparent liquid or transparent resin used in the present invention can be arbitrarily selected, and it is possible to prevent the emission color from being affected by the composition of the medium in which the phosphor particles are dispersed, and to achieve the target emission color. It is possible to obtain Furthermore, when the phosphor particle dispersion of the present invention is applied to a three-dimensional display device capable of color display, for example, a fluorescence in which a plurality of phosphor particles exhibiting different emission colors are dispersed in a transparent liquid or a transparent resin. A body particle dispersion may be used. Therefore, it is possible to easily obtain a phosphor particle dispersion that can be used in a three-dimensional display device for color display.
上記発明においては、上記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、上記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることが好ましい。希土類元素を含有する蛍光体粒子は、安定して発光し、かつ十分な発光効率を示すものであり、また有機蛍光体のように保存時の安定性に欠けるといった不具合がないからである。さらに、希土類元素には励起状態において複数のエネルギー準位をもつものが多く、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものとして好適であるからである。また、蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合は発光効率がさらに良好となるからである。 In the said invention, it is preferable that the said fluorescent substance particle contains rare earth elements and the base material of the said fluorescent substance particle is a halide. This is because the phosphor particles containing rare earth elements emit light stably and exhibit sufficient luminous efficiency, and there is no problem of lack of stability during storage unlike organic phosphors. Furthermore, many rare earth elements have a plurality of energy levels in an excited state, and are suitable as those that are excited by light of two or more different wavelengths and emit up-conversion. Further, when the phosphor particle base material is a halide, the luminous efficiency is further improved.
この場合、上記希土類元素が、エルビウム(Er)、ホロミウム(Ho)、プラセオジウム(Pr)、ツリウム(Tm)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ユウロピウム(Eu)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)およびセリウム(Ce)からなる群から選択される少なくとも1つ以上の希土類元素であることが好ましい。アップコンバージョン発光が可能な希土類元素としては、これらのものが好ましいからである。 In this case, the rare earth element is erbium (Er), holmium (Ho), praseodymium (Pr), thulium (Tm), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), europium (Eu), samarium (Sm), terbium ( It is preferably at least one or more rare earth elements selected from the group consisting of Tb), dysprosium (Dy), and cerium (Ce). This is because these are preferable as rare earth elements capable of up-conversion emission.
また、本発明の蛍光体粒子分散体は、三次元表示装置の表示部に用いられることが好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、上述したように、三次元表示装置の表示部に本発明の蛍光体粒子分散体を用いることにより、表示品質に優れる三次元表示装置を得ることができるからである。 Moreover, it is preferable that the phosphor particle dispersion of the present invention is used in a display unit of a three-dimensional display device. Since the phosphor particle dispersion of the present invention has high transparency, as described above, the phosphor particle dispersion of the present invention is used for the display unit of the three-dimensional display device, thereby providing a three-dimensional display device having excellent display quality. Because it can be obtained.
上述の発明においては、上記蛍光体粒子が、上記700nm〜2000nmの範囲内の波長のうち、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることも好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。 In the above-mentioned invention, it is also preferred that the phosphor particles emit up-conversion light by being excited by light of one wavelength among the wavelengths in the range of 700 nm to 2000 nm. When the phosphor particle dispersion of the present invention is used in a display device, an image can be displayed by utilizing an up-conversion phenomenon due to two-stage absorption of phosphor particles. Further, since the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent resin are substantially the same, the transparency of the phosphor particle dispersion can be improved, and a display device excellent in display quality can be obtained.
上記発明においては、上記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、上記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることが好ましい。希土類元素を含有する蛍光体粒子は、安定して発光し、かつ十分な発光効率を示すものであり、また有機蛍光体のように保存時の安定性に欠けるといった不具合がないからである。さらに、希土類元素は、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能だからである。また、蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合は発光効率がさらに良好となるからである。 In the said invention, it is preferable that the said fluorescent substance particle contains rare earth elements and the base material of the said fluorescent substance particle is a halide. This is because the phosphor particles containing rare earth elements emit light stably and exhibit sufficient luminous efficiency, and there is no problem of lack of stability during storage unlike organic phosphors. Further, the rare earth element can be excited by light of one kind of wavelength to emit up-conversion light. Further, when the phosphor particle base material is a halide, the luminous efficiency is further improved.
この場合、上記希土類元素が、エルビウム(Er)、ホロミウム(Ho)、プラセオジウム(Pr)、ツリウム(Tm)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ユウロピウム(Eu)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)およびセリウム(Ce)からなる群から選択される少なくとも1つ以上の希土類元素であることが好ましい。1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能な希土類元素としては、これらのものが好ましいからである。 In this case, the rare earth element is erbium (Er), holmium (Ho), praseodymium (Pr), thulium (Tm), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), europium (Eu), samarium (Sm), terbium ( It is preferably at least one or more rare earth elements selected from the group consisting of Tb), dysprosium (Dy), and cerium (Ce). This is because these are preferable as rare earth elements that can be excited by light of one wavelength and emit up-conversion light.
上記の場合、上記蛍光体粒子がイッテルビウム(Yb)をさらに含有することが好ましい。イッテルビウム(Yb)は光に対する感度が良好であり、増感剤として機能するからである。また、イッテルビウム(Yb)と上記希土類元素とのエネルギー準位が近い場合には、エネルギーの移動が起こり、1種の波長の光によるアップコンバージョン発光に有利となるからである。 In the above case, the phosphor particles preferably further contain ytterbium (Yb). This is because ytterbium (Yb) has good sensitivity to light and functions as a sensitizer. Further, when the energy levels of ytterbium (Yb) and the rare earth element are close, energy transfer occurs, which is advantageous for up-conversion light emission using light of one wavelength.
また、本発明の蛍光体粒子分散体は、二次元表示装置の表示部に用いられることも好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、上述したように、二次元表示装置の表示部に本発明の蛍光体粒子分散体を用いることにより、表示品質に優れる二次元表示装置を得ることができるからである。 The phosphor particle dispersion of the present invention is also preferably used for a display unit of a two-dimensional display device. Since the phosphor particle dispersion of the present invention has high transparency, as described above, the phosphor particle dispersion of the present invention is used for the display unit of the two-dimensional display device, thereby providing a two-dimensional display device having excellent display quality. Because it can be obtained.
さらに、本発明は、上述の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部の周囲に配置された2つ以上の赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする三次元表示装置を提供する。 Furthermore, the present invention controls the display unit having the phosphor particle dispersion described above, two or more infrared light sources arranged around the display unit, and the direction of light emitted from the infrared light source. And a control means for providing a three-dimensional display device.
本発明によれば、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性が高く、良好な画像表示を得ることができる。また、表示部の大型化が可能である。さらに、上述したように蛍光体粒子分散体では蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。また、カラー表示が可能な三次元表示装置とする場合には、蛍光体粒子分散体が容易に製造可能であるので、表示部も容易に得ることが可能である。 According to the present invention, since the phosphor particle dispersion described above is used in the display unit, the transparency is high and a good image display can be obtained. In addition, the display portion can be enlarged. Furthermore, as described above, in the phosphor particle dispersion, the medium in which the phosphor particles are dispersed can be arbitrarily selected, so that it is possible to prevent the emission color from being affected by the composition of the medium. Further, in the case of a three-dimensional display device capable of color display, the phosphor particle dispersion can be easily manufactured, so that a display portion can be easily obtained.
また、本発明は、上述の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする二次元表示装置を提供する。 The present invention also provides a display unit having the above-described phosphor particle dispersion, an infrared light source that projects infrared light on the display unit, and a control unit that controls the direction of light emitted from the infrared light source. A two-dimensional display device is provided.
本発明によれば、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性が高く、良好な画像表示を得ることができる。また、表示部の大型化が可能である。さらに、上述したように蛍光体粒子分散体では蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。 According to the present invention, since the phosphor particle dispersion described above is used in the display unit, the transparency is high and a good image display can be obtained. In addition, the display portion can be enlarged. Furthermore, as described above, in the phosphor particle dispersion, the medium in which the phosphor particles are dispersed can be arbitrarily selected, so that it is possible to prevent the emission color from being affected by the composition of the medium.
本発明の蛍光体粒子分散体は、透明性に優れるので表示品質を向上させ、大型化が可能であり、容易に製造可能であるという効果を奏する。また、蛍光体粒子を分散させる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によってアップコンバージョン発光の発光色が影響されるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることができるという効果を奏する。さらに、本発明の蛍光体粒子分散体は、カラー表示が可能な三次元表示装置や、二次元表示装置に好適に用いることが可能である。 Since the phosphor particle dispersion of the present invention is excellent in transparency, the display quality is improved, the size can be increased, and it can be easily manufactured. In addition, a transparent liquid or a transparent resin in which the phosphor particles are dispersed can be arbitrarily selected, and it is possible to avoid the influence of the emission color of the up-conversion emission by the composition of the medium, thereby obtaining a target emission color. There is an effect that can be. Furthermore, the phosphor particle dispersion of the present invention can be suitably used for a three-dimensional display device capable of color display or a two-dimensional display device.
以下、本発明の蛍光体粒子分散体、三次元表示装置、および二次元表示装置について詳細に説明する。 Hereinafter, the phosphor particle dispersion, the three-dimensional display device, and the two-dimensional display device of the present invention will be described in detail.
A.蛍光体粒子分散体
本発明の蛍光体粒子分散体は、700nm〜2000nmの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
本発明の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が、700nm〜2000nmの範囲内の波長のうち、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであるか、あるいは、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであるかにより、2つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
A. Phosphor particle dispersion The phosphor particle dispersion of the present invention is a phosphor in which phosphor particles that are excited by light having a wavelength in the range of 700 nm to 2000 nm and up-converted light are dispersed in a transparent liquid or transparent resin. In the particle dispersion, the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same.
The phosphor particle dispersion of the present invention is one in which the phosphor particles are excited by two or more different wavelengths of light within a wavelength range of 700 nm to 2000 nm to emit up-conversion, or 1 It can be divided into two embodiments depending on whether it is excited by light of a specific wavelength to emit up-conversion light. In the following, each embodiment will be described separately.
I.第1実施態様
本発明の蛍光体粒子分散体の第1実施態様は、700nm〜2000nmの範囲内の波長のうち、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
I. 1st embodiment 1st embodiment of the fluorescent substance particle dispersion of this invention is phosphor particle which is excited by the light of two or more different wavelengths among the wavelengths in the range of 700 nm-2000 nm, and emits upconversion light. A phosphor particle dispersion dispersed in a transparent liquid or transparent resin, wherein the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same. is there.
本実施態様におけるアップコンバージョン発光について、図面を参照しながら説明する。図1においては、希土類元素としてエルビウム(Er)を用いた系であり、励起光として1500nmおよび850nmの赤外光を照射した例が示されている。まず、図1(a)に示すように、1500nmの励起光によりエルビウムが励起されて1I15/2からよりエネルギー準位の高い1I13/2に移動する。そして、図1(b)に示すように、850nmの励起光によりエルビウムが励起され、さらにエルビウムのエネルギー準位を1I13/2から4S3/2に押し上げる。そして、図1(c)に示すように、上記励起されたエルビウムが基底状態に戻る際に、545nmの光を発光する。 The up-conversion light emission in this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which erbium (Er) is used as a rare earth element and infrared light of 1500 nm and 850 nm is irradiated as excitation light. First, as shown in FIG. 1A, erbium is excited by the excitation light of 1500 nm and moves from 1 I 15/2 to 1 I 13/2 having a higher energy level. As shown in FIG. 1B, erbium is excited by 850 nm excitation light, and the energy level of erbium is further increased from 1 I 13/2 to 4 S 3/2 . Then, as shown in FIG. 1C, when the excited erbium returns to the ground state, light of 545 nm is emitted.
このように本実施態様においては、1500nmおよび850nmの光で励起されたものが、よりエネルギーの高い545nmの光を発するような場合、すなわち励起光より高いエネルギーを発光するような場合をアップコンバージョン発光というのである。 As described above, in this embodiment, the case where the light excited at 1500 nm and 850 nm emits light having a higher energy of 545 nm, that is, the case where light emitted at a higher energy than the excitation light is emitted as up-conversion light emission. That's it.
本実施態様における蛍光体粒子は、例えばこのようなアップコンバージョン発光を生じる希土類元素等を含有するものであるので、エネルギーの高い光、例えば紫外光等で励起する必要がない。また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合、通常、発光は可視光であることが好ましい。したがって、アップコンバージョン発光の場合は可視光より波長の長い光が励起光として用いられる。このため、励起光波長と発光波長が重なることがほとんどなく、良好な画像表示が得られるのである。 Since the phosphor particles in the present embodiment contain, for example, a rare earth element that generates such up-conversion light emission, it is not necessary to excite with high energy light such as ultraviolet light. In addition, when the phosphor particle dispersion according to this embodiment is used in, for example, a display device, it is usually preferable that light emission is visible light. Therefore, in the case of up-conversion emission, light having a wavelength longer than that of visible light is used as excitation light. For this reason, the excitation light wavelength and the emission wavelength hardly overlap each other, and a good image display can be obtained.
また本実施態様における蛍光体粒子は、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものである。すなわち、蛍光体粒子は、図2に例示するように波長λ1の赤外光1および波長λ2の赤外光2の2種類の励起光により励起されて、波長λ3の光を発することができる。
このように、2種以上の異なる波長の励起光によりエネルギー準位を経て励起されアップコンバージョン発光する場合を、本実施態様においては二段階吸収によるアップコンバージョン発光という。
In addition, the phosphor particles in the present embodiment emit up-conversion light by being excited by light of two or more different wavelengths. That is, the phosphor particles are excited by two excitation light of the
As described above, up-conversion emission by two-stage absorption is referred to in the present embodiment when the up-conversion emission is excited through the energy level by two or more types of excitation light having different wavelengths.
図2に例示したアップコンバージョン発光を示す蛍光体粒子を透明樹脂に分散してなる蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置について、図3に示す。図3に例示するように、本実施態様の蛍光体粒子分散体からなる表示部11の一方向から波長λ1の赤外光15a(図2の赤外光1)を照射し、別の方向から波長λ2の赤外光15b(図2の赤外光2)を照射して、一点で交差させる。そうすると、赤外光15a(図2の赤外光1)および赤外光15b(図2の赤外光2)が交差した点13が発光する。この際に、図2に例示するアップコンバージョン発光が起こるからである。そして、赤外光15aおよび赤外光15bを同期させながら水平および垂直方向に走査すると、発光点13が立体的に移動するので、三次元の画像を表示することができる。
FIG. 3 shows a three-dimensional display device using a phosphor particle dispersion obtained by dispersing phosphor particles exhibiting up-conversion emission exemplified in FIG. 2 in a transparent resin. As illustrated in FIG. 3, infrared light 15 a having a wavelength λ 1 (
また本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができる。したがって、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合には、表示品質を高めることができる。 In this embodiment, since the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same, the transparency of the phosphor particle dispersion can be improved. Therefore, when the phosphor particle dispersion according to this embodiment is used in, for example, a display device, display quality can be improved.
なお、「蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一である」とは、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率との差が±0.05以内であることをいう。蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率との差は、好ましくは±0.03以内、より好ましくは±0.01以内である。 “The refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same” means that the difference between the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin is ± 0.00. It is within 05. The difference between the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin is preferably within ± 0.03, more preferably within ± 0.01.
また、「透明樹脂の屈折率」とは、蛍光体粒子分散体を構成する透明樹脂の屈折率をいう。例えば、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合であって、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の原料としてモノマーを用いる場合には、透明樹脂の屈折率とは、モノマーの屈折率ではなく、モノマーの硬化後の屈折率をいう。
ここで、一般に、モノマーの硬化後の屈折率は、モノマーの屈折率よりもわずかに高くなる傾向がある。しかしながら、モノマーの屈折率に対するモノマーの硬化後の屈折率の増加分は、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一となることに影響のない程度のものであり、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であれば、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一となるとみなすことがきる。すなわち、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一であるとは、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であるともいえる。
このとき、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率との差は、±0.05以内であることが好ましく、より好ましくは±0.03以内、さらに好ましくは±0.01以内である。
The “refractive index of the transparent resin” refers to the refractive index of the transparent resin constituting the phosphor particle dispersion. For example, when the transparent resin is a photocurable resin or a thermosetting resin and a monomer is used as a raw material for the photocurable resin or the thermosetting resin, the refractive index of the transparent resin is the It refers to the refractive index after curing of the monomer, not the refractive index.
Here, generally, the refractive index after curing of the monomer tends to be slightly higher than the refractive index of the monomer. However, the increase in the refractive index after curing of the monomer with respect to the refractive index of the monomer is such that the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent resin are not substantially the same. If the refractive index of the monomer and the refractive index of the monomer that is the raw material of the transparent resin are substantially the same, it can be considered that the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent resin are substantially the same. That is, it can be said that the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent resin are substantially the same, the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the monomer that is the raw material of the transparent resin are substantially the same.
At this time, the difference between the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the monomer that is the raw material of the transparent resin is preferably within ± 0.05, more preferably within ± 0.03, and even more preferably ± 0. Within .01.
蛍光体粒子の屈折率は、液浸法を用いて測定した値とする。蛍光体粒子を屈折液(例えばカーギル標準屈折液:(株)モリテックス製)に入れ、横から光をあてる。屈折液の屈折率を変化させていくと、蛍光体粒子の屈折率と一致した点で散乱光が消え透明になる。このときの屈折液の屈折率で蛍光体粒子の屈折率を決定する。なお、自然光または白色光の下で屈折率の決定を行う。
透明樹脂の屈折率は、カルニュー光学社製屈折率計KPR−200、カールツァイスイエナ社製屈折率計PR−2型、およびアタゴ社製アッベ屈折計NAR−1T SOLIDを用いて測定した値とする。
また、透明液体の屈折率は、カルニュー光学社製精密屈折計KPR−30Vを用いて測定した値とする。
The refractive index of the phosphor particles is a value measured using an immersion method. The phosphor particles are placed in a refractive liquid (for example, Cargill standard refractive liquid: manufactured by Moritex Co., Ltd.), and light is applied from the side. As the refractive index of the refracting liquid is changed, the scattered light disappears and becomes transparent at a point that matches the refractive index of the phosphor particles. The refractive index of the phosphor particles is determined by the refractive index of the refractive liquid at this time. The refractive index is determined under natural light or white light.
The refractive index of the transparent resin is a value measured using a refractometer KPR-200 manufactured by Kalnew Optics, a refractometer PR-2 manufactured by Carl Zeiss Jena, and an Abbe refractometer NAR-1T SOLID manufactured by Atago. .
The refractive index of the transparent liquid is a value measured using a precision refractometer KPR-30V manufactured by Kalnew Optical.
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が透明液体または透明樹脂に分散されてなるものであり、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマー等に分散させた後にモノマーを硬化させたりすることにより作製することができる。したがって、容易に製造可能であり、また大型化が可能である。 Furthermore, the phosphor particle dispersion of the present embodiment is obtained by dispersing the phosphor particles in a transparent liquid or transparent resin. For example, the phosphor particles are dispersed in the transparent liquid, or the phosphor particles are transparent resin. It can be produced by kneading in or by dispersing the phosphor particles in a monomer or the like used for forming a transparent resin and then curing the monomer. Therefore, it can be easily manufactured and can be increased in size.
また、背景技術の欄に記載したフッ化物ガラスに蛍光体を析出させたものでは、蛍光体を析出させる媒体が限られるのに対し、本実施態様においては蛍光体粒子を分散させる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。したがって、目的とする発光色を得ることが可能である。 In addition, in the case where the phosphor is deposited on the fluoride glass described in the background art column, the medium on which the phosphor is deposited is limited, whereas in this embodiment, a transparent liquid or a transparent liquid that disperses the phosphor particles is used. The resin can be arbitrarily selected, and it is possible to prevent the emission color from being affected by the composition of the medium. Therefore, it is possible to obtain a target emission color.
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えばカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、三原色の各色に相当する波長でアップコンバージョン発光を示す各蛍光体粒子を透明液体または透明樹脂に分散させた蛍光体粒子分散体とすればよい。したがって、カラー表示の三次元表示装置に用いることができる蛍光体粒子分散体を容易に得ることが可能である。 Furthermore, when the phosphor particle dispersion of this embodiment is applied to, for example, a three-dimensional display device capable of color display, each phosphor particle exhibiting upconversion emission at a wavelength corresponding to each of the three primary colors is transparent liquid or A phosphor particle dispersion dispersed in a transparent resin may be used. Therefore, it is possible to easily obtain a phosphor particle dispersion that can be used in a three-dimensional display device for color display.
以下、本実施態様の蛍光体粒子分散体の各構成について説明する。 Hereinafter, each structure of the phosphor particle dispersion of this embodiment will be described.
1.蛍光体粒子
本実施態様における蛍光体粒子は、母材に蛍光を発する元素等がドープされた、いわゆる付活型の蛍光体の粒子であることが好ましい。元素等の種類やドープ量により、発光の強さや色を調整することができるからである。
1. Phosphor particles The phosphor particles in the present embodiment are preferably so-called activated phosphor particles in which an element that emits fluorescence is doped into a base material. This is because the intensity and color of light emission can be adjusted depending on the type of element and the amount of doping.
この際、蛍光体粒子に含有される蛍光を発する元素等としては、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能であり、かつ所定の範囲内の波長の光により励起されるものであれば特に限定されるものではない。このような蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置では、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより立体画像を表示することが可能となるからである。 At this time, as the fluorescent element contained in the phosphor particles, it is possible to emit up-conversion light by being excited by light of two or more different wavelengths, and by light having a wavelength within a predetermined range. There is no particular limitation as long as it is excited. This is because a three-dimensional display device using such a phosphor particle dispersion can display a stereoscopic image by utilizing the up-conversion phenomenon due to two-stage absorption of the phosphor particles.
本実施態様においては特に蛍光体粒子が希土類元素を含有することが好ましい。希土類元素には励起状態において複数のエネルギー準位をもつものが多く、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものとして好適であるからである。 In this embodiment, the phosphor particles preferably contain a rare earth element. This is because many rare earth elements have a plurality of energy levels in an excited state, and are suitable as those that are excited by light of two or more different wavelengths and emit up-conversion light.
本実施態様に用いられる希土類元素は、2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであれば特に限定されるものではない。一般的には3価のイオンとなる希土類元素を挙げることができ、中でも、エルビウム(Er)、ホロミウム(Ho)、プラセオジウム(Pr)、ツリウム(Tm)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ユウロピウム(Eu)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)およびセリウム(Ce)が好適に用いられる。これらの希土類元素は、1種類で用いても、2種類以上同時に用いてもよい。 The rare earth element used in this embodiment is not particularly limited as long as it is excited by light of two or more different wavelengths and emits up-conversion light. In general, rare earth elements that are trivalent ions can be mentioned, among which erbium (Er), holmium (Ho), praseodymium (Pr), thulium (Tm), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), Europium (Eu), samarium (Sm), terbium (Tb), dysprosium (Dy) and cerium (Ce) are preferably used. These rare earth elements may be used alone or in combination of two or more.
上記希土類元素のアップコンバージョン発光の例として、図4(a)〜(c)にプラセオジウム(Pr)、エルビウム(Er)、およびツリウム(Tm)のアップコンバージョン発光についてそれぞれ示す。また、図示しないが、例えばエルビウム(Er)については、励起光として1120nmおよび1500nmの光を照射した場合、アップコンバージョン過程を経て、Er3+イオンのエネルギー準位において、660nm(4F9/2−4I15/2)の赤色発光を示す。 As examples of the up-conversion emission of the rare earth element, FIGS. 4A to 4C show up-conversion emission of praseodymium (Pr), erbium (Er), and thulium (Tm), respectively. Although not shown, for example, for erbium (Er), when irradiated with light of 1120 nm and 1500 nm as excitation light, through an up-conversion process, at the energy level of Er 3+ ions, 660 nm ( 4 F 9/2 − 4 I 15/2 ) Red light emission.
また本実施態様においては、蛍光体粒子がイッテルビウム(Yb)を含有していてもよい。イッテルビウム(Yb)は光に対する感度が良好であるので、増感剤として機能するからである。 In the present embodiment, the phosphor particles may contain ytterbium (Yb). This is because ytterbium (Yb) has a good sensitivity to light and functions as a sensitizer.
ここで、上述した2種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する希土類元素と、イッテルビウム(Yb)とを用いた系について説明する。イッテルビウムを励起するとエネルギーが生じるが、このイッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することにより、上記希土類元素のエネルギー準位を押し上げることができる場合がある。これは、イッテルビウムのエネルギー準位と上記希土類元素のエネルギー準位とが近い場合は、エネルギーの移動が起こりうるからである。したがって、例えば2種の異なる波長の励起光を用いる場合は、一方の励起光をイッテルビウムの励起波長の光とし、もう一方の励起光を希土類元素の励起波長の光とすることができるのである。この場合には、イッテルビウムが光に対する感度が良いので、効率的にアップコンバージョン発光することが可能となる。 Here, a system using the above-described rare earth element that is excited by light of two or more different wavelengths and emits up-conversion light and ytterbium (Yb) will be described. When ytterbium is excited, energy is generated, and the energy generated by the excitation of ytterbium may be able to push up the energy level of the rare earth element in some cases. This is because energy transfer can occur when the energy level of ytterbium is close to the energy level of the rare earth element. Therefore, for example, when two types of excitation light having different wavelengths are used, one excitation light can be ytterbium excitation wavelength light, and the other excitation light can be excitation light of a rare earth element. In this case, since ytterbium has good sensitivity to light, it is possible to efficiently perform up-conversion light emission.
また本実施態様の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、蛍光体粒子が複数の発光色を示すものである、あるいは蛍光体粒子分散体が互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する、ことが好ましい。すなわち、蛍光体粒子分散体が、複数の発光色を示す1種の蛍光体粒子を含有する、あるいはそれぞれ単一の発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する、ことが好ましい。 When the phosphor particle dispersion of this embodiment is applied to a three-dimensional display device capable of color display, the phosphor particles exhibit a plurality of emission colors, or the phosphor particle dispersions are different from each other. It preferably contains a plurality of phosphor particles exhibiting a luminescent color. That is, it is preferable that the phosphor particle dispersion contains one kind of phosphor particles exhibiting a plurality of emission colors or a plurality of phosphor particles each exhibiting a single emission color.
上記蛍光体粒子が複数の発光色を示すものである場合には、特に三原色の赤・緑・青の発光色を示すものであることが好ましい。この場合には、例えば複数の希土類元素を含有する蛍光体粒子とすることにより複数の発光色を得ることができる。 When the phosphor particles exhibit a plurality of luminescent colors, it is particularly preferable that the phosphor particles exhibit three primary colors of red, green, and blue. In this case, for example, a plurality of emission colors can be obtained by using phosphor particles containing a plurality of rare earth elements.
この際、蛍光体粒子に含有される複数の希土類元素は、それぞれ異なる波長の光で励起されアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。本実施態様の蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置では、例えば2つの赤外光を走査することにより発光点を立体的に移動させるので、ほぼ同一の波長の光により励起されアップコンバージョン発光する希土類元素を複数用いると、各色の発光点を別々に移動させることが困難となるからである。
1種の希土類元素を励起してアップコンバージョン発光させるには、上述したように2種以上の波長の異なる赤外光を照射することから、それぞれの希土類元素をアップコンバージョン発光させるために用いる励起光の波長が、それぞれ異なることが好ましい。具体的には±5nm以上異なることが好ましく、より好ましくは±10nm以上異なることが好ましい。
At this time, the plurality of rare earth elements contained in the phosphor particles are preferably excited by light of different wavelengths and emit up-conversion light. In the three-dimensional display device using the phosphor particle dispersion according to the present embodiment, the emission point is moved three-dimensionally, for example, by scanning two infrared lights, so that the up-conversion is excited by light of substantially the same wavelength. This is because if a plurality of rare earth elements that emit light are used, it is difficult to move the light emission points of the respective colors separately.
In order to excite one kind of rare earth element for upconversion emission, as described above, two or more kinds of infrared light having different wavelengths are irradiated, so that the excitation light used for upconversion emission of each rare earth element. It is preferable that the wavelengths are different from each other. Specifically, the difference is preferably ± 5 nm or more, more preferably ± 10 nm or more.
一方、上記蛍光体粒子分散体が互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する場合には、特に三原色の赤・緑・青の発光色をそれぞれ示す蛍光体粒子を含有することが好ましい。この場合には、例えば互いに異なる希土類元素をそれぞれ含有する蛍光体粒子を含む蛍光体粒子分散体とすることにより複数の発光色を得ることができる。 On the other hand, in the case where the phosphor particle dispersion contains a plurality of phosphor particles exhibiting different emission colors, it is particularly preferable to contain phosphor particles respectively showing three primary colors of red, green, and blue emission colors. . In this case, for example, a plurality of emission colors can be obtained by forming a phosphor particle dispersion including phosphor particles each containing different rare earth elements.
この際、それぞれの蛍光体粒子に含有される希土類元素は、上記の場合と同様に、それぞれ異なる波長の光で励起されアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。なお、励起光の波長の差としては、上記と同様である。 At this time, it is preferable that the rare earth elements contained in the respective phosphor particles are excited by light having different wavelengths and emit up-conversion light, as in the case described above. Note that the difference in wavelength of the excitation light is the same as described above.
このように本実施態様の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長を考慮して、希土類元素の種類が適宜選択される。 Thus, when the phosphor particle dispersion of this embodiment is applied to a three-dimensional display device capable of color display, the type of rare earth element is determined in consideration of the wavelength of the excitation light that causes the rare earth element to up-convert light emission. It is selected appropriately.
希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長の範囲としては、赤外領域であることが好ましく、少なくとも700nm〜2000nmの範囲内の波長であり、中でも700nm〜1800nmの範囲内、特に800nm〜1600nmの範囲内の波長であることが好ましい。 The range of the wavelength of the excitation light that causes the rare-earth element to up-convert light emission is preferably in the infrared region, and is at least a wavelength in the range of 700 nm to 2000 nm, and more preferably in the range of 700 nm to 1800 nm, particularly 800 nm to 1600 nm. A wavelength within the range is preferred.
また、本実施態様に用いられる母材としては、希土類元素を担持するものであって、上記希土類元素をアップコンバージョン発光可能な状態で担持するものであれば特に限定されるものではない。例えば、希土類元素と反応し、錯体、デンドリマー等を形成する有機物であってもよく、無機物であってもよい。中でも、無機物を使用することが好ましい。希土類元素を発光可能な状態で含有させることが容易であり、高い発光強度が得られるからである。 Further, the base material used in the present embodiment is not particularly limited as long as it supports a rare earth element and supports the rare earth element in a state capable of up-conversion light emission. For example, it may be an organic substance that reacts with a rare earth element to form a complex, a dendrimer, or the like, or may be an inorganic substance. Among these, it is preferable to use an inorganic substance. This is because it is easy to contain a rare earth element in a state capable of emitting light, and high emission intensity can be obtained.
無機物の母材としては、発光効率の観点から励起光に対して透明性を有する材料が好ましい。具体的には、ハロゲン化物、酸化物、硫化物などが好ましく用いられ、特にハロゲン化物が好適に用いられる。蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合、発光効率がさらに良好となるからである。 As the inorganic base material, a material having transparency to excitation light is preferable from the viewpoint of luminous efficiency. Specifically, halides, oxides, sulfides and the like are preferably used, and halides are particularly preferably used. This is because the luminous efficiency is further improved when the base material of the phosphor particles is a halide.
ハロゲン化物としては、例えば、塩化ランタン(LaCl3)、塩化イットリウム(YCl3)、塩化バリウム(BaCl2)、塩化鉛(PbCl2)等の塩化物、フッ化鉛(PbF2)、フッ化カドミニウム(CdF2)、フッ化ランタン(LaF3)、フッ化イットリウム(YF3)等のフッ化物などを挙げることができる。また、イットリウム・ランタンフッ化物等の異種元素を含有するハロゲン化物を用いることもできる。 Examples of the halide include chlorides such as lanthanum chloride (LaCl 3 ), yttrium chloride (YCl 3 ), barium chloride (BaCl 2 ), lead chloride (PbCl 2 ), lead fluoride (PbF 2 ), and cadmium fluoride. Fluorides such as (CdF 2 ), lanthanum fluoride (LaF 3 ), and yttrium fluoride (YF 3 ) can be used. A halide containing a different element such as yttrium / lanthanum fluoride can also be used.
中でも、フッ化物が好ましい。フッ化物は、フォノンエネルギーが低く、二段階吸収によるアップコンバージョン発光に適した母材であるからである。また、一般的にハロゲン化物は水等に対して不安定であるが、ハロゲン化物の中ではフッ化物が最も安定性が高いからである。後述するように、透明液体または透明樹脂は通常は有機物であり、無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にあるため、透明液体または透明樹脂の屈折率を考慮すると、蛍光体粒子の屈折率は比較的低いことが好ましい。母材がフッ化物である場合は、母材が塩化物である場合よりも屈折率が低くなる傾向にあるため、フッ化物が好適に用いられるのである。また、母材がフッ化物である場合は、母材が酸化物である場合よりも屈折率が低くなる傾向にある。 Among these, fluoride is preferable. This is because fluoride has a low phonon energy and is a base material suitable for upconversion light emission by two-stage absorption. In general, halides are unstable with respect to water and the like, but fluoride is the most stable among halides. As will be described later, since the transparent liquid or transparent resin is usually an organic substance, and the inorganic substance and the organic substance tend to have a higher refractive index, the phosphor particles are considered in consideration of the refractive index of the transparent liquid or transparent resin. The refractive index of is preferably relatively low. When the base material is fluoride, the refractive index tends to be lower than when the base material is chloride, and therefore fluoride is preferably used. Further, when the base material is a fluoride, the refractive index tends to be lower than when the base material is an oxide.
母材としてハロゲン化物を用いた場合は、周囲に保護層が形成されていることが好ましい。ハロゲン化物は一般的に水等に対して不安定であり、ハロゲン化物を母材とする蛍光体粒子をそのまま用いると正確に画像を表示できない場合があるからである。このような場合は、ハロゲン化物を母材とする蛍光体粒子の周囲に耐水性等を有する被覆材を形成し、複合核部にするとよい。この被覆材としては、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化シリコン(SiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)等の酸化物を好適に用いることができる。 When a halide is used as the base material, it is preferable that a protective layer is formed around it. This is because halides are generally unstable with respect to water and the like, and if phosphor particles having halides as a base material are used as they are, images may not be displayed accurately. In such a case, it is preferable to form a composite core part by forming a coating material having water resistance around the phosphor particles having a halide as a base material. As this coating material, oxides such as yttrium oxide (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) can be suitably used. .
本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一となるように、蛍光体粒子の母材が適宜選択される。 In this embodiment, the base material of the phosphor particles is appropriately selected so that the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same.
一般に、無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、後述するように、透明液体または透明樹脂は通常は有機物である。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明液体または透明樹脂とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、透明液体または透明樹脂の屈折率を考慮すると、蛍光体粒子の屈折率は比較的低いことが好ましい。 In general, the inorganic material and the organic material tend to have a higher refractive index. Further, as will be described later, the transparent liquid or transparent resin is usually an organic substance. Therefore, for example, when the base material of the phosphor particles is an inorganic substance, the phosphor particles tend to have a higher refractive index between the phosphor particles and the transparent liquid or transparent resin. Therefore, considering the refractive index of the transparent liquid or transparent resin, the refractive index of the phosphor particles is preferably relatively low.
また、母材として異種元素を含有するハロゲン化物等を用いる場合には、この異種元素の配合比を変えることにより、蛍光体粒子の屈折率を調整することができる。例えば、フッ化イットリウムにエルビウムがドープされた(Y0.999,Er0.001)F3粒子の屈折率は約1.53であり、フッ化ランタンにエルビウムがドープされた(La0.999,Er0.001)F3粒子の屈折率は約1.60であるので、母材としてイットリウム・ランタンフッ化物を用い、イットリウムおよびランタンの配合比を変えることにより、蛍光体粒子の屈折率を調整することができる。
Further, when a halide containing a different element is used as a base material, the refractive index of the phosphor particles can be adjusted by changing the blending ratio of the different element. For example, erbium-doped yttrium fluoride (Y 0.999, Er 0.001) refractive index of the F 3 particles is about 1.53, erbium-doped
蛍光体粒子の平均粒子径としては特に限定されるものではなく、例えば0.001μm〜100μm程度のものを用いることができる。
なお、上記平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)等の電子顕微鏡写真より100個の蛍光体粒子を抽出し、それぞれの粒子径を平均した値とする。
The average particle diameter of the phosphor particles is not particularly limited, and for example, particles having a diameter of about 0.001 μm to 100 μm can be used.
The average particle diameter is a value obtained by extracting 100 phosphor particles from an electron micrograph such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM) and averaging the particle diameters.
また、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量としては、特に限定されるものではない。一般に、蛍光体粒子の含有量が低いほど発光強度が小さくなり、蛍光体粒子の含有量が多いほど発光強度が大きくなる傾向にある。ただし、蛍光体粒子の含有量が多すぎると蛍光体粒子により散乱が生じるので、発光強度が低下する可能性がある。
このように蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量は、アップコンバージョン発光の発光強度等を考慮し、本発明の用途に応じて適宜調整される。
Further, the content of the phosphor particles in the phosphor particle dispersion is not particularly limited. In general, the emission intensity decreases as the phosphor particle content decreases, and the emission intensity tends to increase as the phosphor particle content increases. However, if the content of the phosphor particles is too large, scattering is caused by the phosphor particles, which may reduce the emission intensity.
As described above, the content of the phosphor particles in the phosphor particle dispersion is appropriately adjusted according to the application of the present invention in consideration of the emission intensity of up-conversion emission.
蛍光体粒子の合成方法としては、本発明の目的に適う蛍光体粒子を得ることができれば特に限定されるものではない。 The method for synthesizing the phosphor particles is not particularly limited as long as the phosphor particles suitable for the object of the present invention can be obtained.
2.透明樹脂
本実施態様に用いられる透明樹脂としては、上記蛍光体粒子を分散可能なものであれば特に限定されるものではないが、蛍光体粒子を固定化することができるものであることが好ましい。このような透明樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および光硬化性樹脂のいずれも用いることができる。これらの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および光硬化性樹脂としては、一般的に使用されているものを用いることができる。
2. Transparent resin The transparent resin used in the present embodiment is not particularly limited as long as the phosphor particles can be dispersed, but it is preferable that the phosphor particles can be immobilized. . As such a transparent resin, any of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and a photocurable resin can be used. As these thermosetting resins, thermoplastic resins, and photocurable resins, those generally used can be used.
中でも、光硬化性樹脂が好ましい。光硬化性樹脂を用いる場合、例えば、光硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーと上記蛍光体粒子とを混合した後、モノマーを硬化させることにより、光硬化性樹脂に蛍光体粒子が分散された蛍光体粒子分散体を得ることができる。そのため、透明樹脂が光硬化性樹脂である場合には、透明樹脂への蛍光体粒子の分散性を良好なものとすることができる。 Among these, a photocurable resin is preferable. In the case of using a photocurable resin, for example, the phosphor particles are dispersed in the photocurable resin by mixing the monomer used for forming the photocurable resin and the phosphor particles and then curing the monomer. A phosphor particle dispersion can be obtained. Therefore, when the transparent resin is a photocurable resin, the dispersibility of the phosphor particles in the transparent resin can be improved.
また、透明樹脂としては、光学的に透明であるものであることが好ましく、さらには光安定性等に優れていることが好ましい。このような透明樹脂としては、例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)等を挙げることができる。 The transparent resin is preferably optically transparent, and more preferably excellent in light stability and the like. Examples of such transparent resins include cycloolefin polymers, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), and the like.
本実施態様においては、透明樹脂の屈折率と蛍光体粒子の屈折率とが略同一となるように、透明樹脂が適宜選択される。この際、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合であって、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の原料としてモノマーを用いる場合には、上述したように、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一であるとは、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であるともいえるので、透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率および蛍光体粒子の屈折率が略同一となるように、モノマーを選択してもよい。 In this embodiment, the transparent resin is appropriately selected so that the refractive index of the transparent resin and the refractive index of the phosphor particles are substantially the same. In this case, when the transparent resin is a photocurable resin or a thermosetting resin and a monomer is used as a raw material for the photocurable resin or the thermosetting resin, as described above, The fact that the refractive index and the refractive index of the transparent resin are substantially the same means that the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the monomer that is the raw material of the transparent resin are substantially the same. The monomer may be selected so that the refractive index and the refractive index of the phosphor particles are substantially the same.
上述したように、一般に無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、透明樹脂としては通常、有機物が用いられる。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明樹脂とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、蛍光体粒子の屈折率を考慮すると、透明樹脂の屈折率は比較的高いことが好ましい。 As described above, generally, the inorganic material and the organic material tend to have a higher refractive index. Moreover, organic substance is normally used as transparent resin. Therefore, for example, when the base material of the phosphor particles is an inorganic material, the phosphor particles tend to have a higher refractive index between the phosphor particles and the transparent resin. Therefore, considering the refractive index of the phosphor particles, the refractive index of the transparent resin is preferably relatively high.
また、透明樹脂として透明樹脂を用いる場合には、透明樹脂が有する官能基を変えることにより、透明樹脂の屈折率を調整することができる。 Moreover, when using transparent resin as transparent resin, the refractive index of transparent resin can be adjusted by changing the functional group which transparent resin has.
3.透明液体
本実施態様に用いられる透明液体としては、上記蛍光体粒子を分散可能なものであれば特に限定されるものではないが、蛍光体粒子の分散性が良好であり、アップコンバージョン発光に影響を及ぼさない、具体的には発光強度を著しく低下させないものであることが好ましい。このような透明液体としては、例えば非水系溶媒が挙げられる。水系溶媒に比較して非水系溶媒を用いた方が、透明液体の影響により発光強度が低下するのを抑えることができるからである。
3. Transparent liquid The transparent liquid used in this embodiment is not particularly limited as long as it can disperse the phosphor particles. However, the dispersibility of the phosphor particles is good and affects upconversion emission. In particular, it is preferable that the emission intensity is not significantly reduced. An example of such a transparent liquid is a non-aqueous solvent. This is because the use of a non-aqueous solvent compared to an aqueous solvent can suppress a decrease in emission intensity due to the influence of the transparent liquid.
上記非水系溶媒としては、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール系溶媒;ジクロルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、n−ブチルエーテル等のエーテル系溶媒;トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル等のエステル系溶媒;エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコール系溶媒;HFE-7100(商品名、住友スリーエム(株)製)、HFE-7200(商品名、住友スリーエム(株)製)等のフッ素系溶媒;などが挙げられる。これらの非水系溶媒は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the non-aqueous solvent include ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; alcohol solvents such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, and n-butanol; dichloroethyl ether, isopropyl ether, n- Ether solvents such as butyl ether; hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; ester solvents such as ethyl acetate, acetic acid-n-propyl, isopropyl acetate, and acetic acid-n-butyl; ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether Polyhydric alcohol solvents such as propylene glycol monoethyl ether; Fluorine solvents such as HFE-7100 (trade name, manufactured by Sumitomo 3M), HFE-7200 (trade name, manufactured by Sumitomo 3M); Is mentioned. These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.
本実施態様においては、透明液体の屈折率と蛍光体粒子の屈折率とが略同一となるように、透明液体が適宜選択される。 In the present embodiment, the transparent liquid is appropriately selected so that the refractive index of the transparent liquid and the refractive index of the phosphor particles are substantially the same.
上述したように、一般に無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、透明液体としては通常、有機物が用いられる。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明液体とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、蛍光体粒子の屈折率を考慮すると、透明液体の屈折率は比較的高いことが好ましい。 As described above, generally, the inorganic material and the organic material tend to have a higher refractive index. Moreover, an organic substance is usually used as the transparent liquid. Therefore, for example, when the base material of the phosphor particles is an inorganic substance, the phosphor particles tend to have a higher refractive index between the phosphor particles and the transparent liquid. Therefore, considering the refractive index of the phosphor particles, the refractive index of the transparent liquid is preferably relatively high.
4.蛍光体粒子分散体
本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明であることが好ましい。蛍光体粒子分散体が不透明であると、三次元表示装置に用いた場合に表示品質が低下するおそれがあるからである。具体的には、蛍光体粒子分散体の可視領域における平均透過率が10%以上であることが好ましく、より好ましくは中でも30%以上、最も好ましくは70%以上である。
なお、上記平均透過率は、波長380nm〜800nmの範囲内において、島津製作所(株)社製 UV−3100を用いて測定した値の平均値とする。
4). Phosphor particle dispersion The phosphor particle dispersion of the present embodiment is preferably transparent. This is because if the phosphor particle dispersion is opaque, the display quality may deteriorate when used in a three-dimensional display device. Specifically, the average transmittance in the visible region of the phosphor particle dispersion is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and most preferably 70% or more.
In addition, let the said average transmittance | permeability be the average value of the value measured using Shimadzu Corporation Corp. UV-3100 within the wavelength range of 380 nm-800 nm.
本実施態様の蛍光体粒子分散体は、例えば、三次元表示装置の表示部等に適用することができる。中でも、本実施態様の蛍光体粒子分散体は三次元表示装置の表示部に好適に用いられる。本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、表示品質に優れた三次元表示装置を得ることができるからである。 The phosphor particle dispersion of this embodiment can be applied to, for example, a display unit of a three-dimensional display device. Among these, the phosphor particle dispersion of the present embodiment is suitably used for the display unit of a three-dimensional display device. This is because the phosphor particle dispersion of the present embodiment has high transparency, so that a three-dimensional display device having excellent display quality can be obtained.
また、本実施態様の蛍光体粒子分散体の製造方法としては、蛍光体粒子が透明樹脂または透明液体のいずれに分散されているかによって適宜選択される。 In addition, the method for producing the phosphor particle dispersion of the present embodiment is appropriately selected depending on whether the phosphor particles are dispersed in a transparent resin or a transparent liquid.
蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものである場合には、透明樹脂に蛍光体粒子を混入もしくは混練させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。さらに、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合には、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーに蛍光体粒子を分散させ、その後モノマーを硬化させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合、上記の光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーには、開始剤等を添加してもよい。この場合、開始剤の屈折率は、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率との差が比較的小さいことが好ましい。 When the phosphor particle dispersion is formed by dispersing phosphor particles in a transparent resin, the phosphor particle dispersion can be obtained by mixing or kneading the phosphor particles in the transparent resin. Further, when the transparent resin is a photocurable resin or a thermosetting resin, the phosphor particles are dispersed in the monomer used for forming the photocurable resin or the thermosetting resin, and then the monomer is cured. A phosphor particle dispersion can be obtained. When the transparent resin is a photocurable resin or a thermosetting resin, an initiator or the like may be added to the monomer used for forming the photocurable resin or the thermosetting resin. In this case, it is preferable that the refractive index of the initiator has a relatively small difference between the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent resin.
また、蛍光体粒子が透明液体に分散されてなるものである場合には、透明液体に蛍光体粒子を分散させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。得られた蛍光体粒子分散体の粘度としては、特に限定されるものではなく、本発明の用途に合わせて適宜調整される。本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば三次元表示装置に適用する場合には、蛍光体粒子分散体の粘度は蛍光体粒子が沈降しにくい粘度であることが好ましい。 Further, when the phosphor particles are dispersed in a transparent liquid, the phosphor particle dispersion can be obtained by dispersing the phosphor particles in the transparent liquid. The viscosity of the obtained phosphor particle dispersion is not particularly limited, and is appropriately adjusted according to the application of the present invention. When the phosphor particle dispersion of the present embodiment is applied to, for example, a three-dimensional display device, the viscosity of the phosphor particle dispersion is preferably a viscosity at which the phosphor particles are difficult to settle.
II.第2実施態様
本発明の蛍光体粒子分散体の第2実施態様は、700nm〜2000nmの範囲内の波長のうち、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
II. Second Embodiment In the second embodiment of the phosphor particle dispersion of the present invention, phosphor particles that emit up-conversion light when excited by light of one wavelength among wavelengths in the range of 700 nm to 2000 nm are transparent. A phosphor particle dispersion dispersed in a resin, wherein a refractive index of the phosphor particles and a refractive index of the transparent resin are substantially the same.
本実施態様におけるアップコンバージョン発光について、図面を参照しながら説明する。図5においては、イッテルビウム(Yb)とエルビウム(Er)の2種類を用いた系であり、励起光として980nmの赤外光を照射した例が示されている。まず、図5(a)に示すように、980nmの励起光によりイッテルビウムが励起されて2F7/2からよりエネルギー準位の高い2F5/2に移動する。そして、このエネルギーが、エネルギー移動1により、エルビウムのエネルギー準位を、4I15/2から4I11/2に押し上げる。そして、図5(b)に示すように、同様に980nmの励起光によりイッテルビウムが励起され、このエネルギーがエネルギー移動2により、さらにエルビウムのエネルギー準位を4I11/2から4F11/2に押し上げる。そして、図5(c)に示すように、上記励起されたエルビウムが基底状態に戻る際に、550nmの光を発光する。
The up-conversion light emission in this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a system in which two types of ytterbium (Yb) and erbium (Er) are used, and an example in which infrared light of 980 nm is irradiated as excitation light is shown. First, as shown in FIG. 5A, ytterbium is excited by excitation light of 980 nm and moves from 2 F 7/2 to 2 F 5/2 having a higher energy level. Then, this energy, the
このように本実施態様においては、980nmの光で励起されたものが、よりエネルギーの高い550nmの光を発するような場合、すなわち励起光より高いエネルギーを発光するような場合をアップコンバージョン発光というのである。 As described above, in this embodiment, the case where the light excited at 980 nm emits light having a higher energy of 550 nm, that is, the case where light having higher energy than the excitation light is emitted is referred to as up-conversion light emission. is there.
本実施態様における蛍光体粒子は、例えばこのようなアップコンバージョン発光を生じる希土類元素等を含有するものであるので、エネルギーの高い光、例えば紫外光等で励起する必要がない。また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合、通常、発光は可視光であることが好ましい。したがって、アップコンバージョン発光の場合は可視光より波長の長い光が励起光として用いられる。このため、励起光波長と発光波長が重なることがほとんどなく、良好な画像表示が得られるのである。 Since the phosphor particles in the present embodiment contain, for example, a rare earth element that generates such up-conversion light emission, it is not necessary to excite with high energy light such as ultraviolet light. In addition, when the phosphor particle dispersion according to this embodiment is used in, for example, a display device, it is usually preferable that light emission is visible light. Therefore, in the case of up-conversion emission, light having a wavelength longer than that of visible light is used as excitation light. For this reason, the excitation light wavelength and the emission wavelength hardly overlap each other, and a good image display can be obtained.
また本実施態様における蛍光体粒子は、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものである。すなわち、蛍光体粒子は、図6に例示するように波長λ4の赤外光4の1種類の励起光により励起されて、波長λ5の光を発することができる。
このように、1種の波長の励起光によりエネルギー準位を経て励起されアップコンバージョン発光する場合を、本実施態様においては二段階吸収によるアップコンバージョン発光という。
Further, the phosphor particles in the present embodiment emit up-conversion light when excited by light of one kind of wavelength. That is, the phosphor particles can be excited by one type of excitation light of the
In this way, in this embodiment, up-conversion emission by two-stage absorption is referred to as a case where up-conversion emission is excited through an energy level by excitation light of one kind of wavelength.
図6に例示したアップコンバージョン発光を示す蛍光体粒子を透明樹脂に分散してなる蛍光体粒子分散体を用いた二次元表示装置について、図7に示す。図7(a)および(b)に例示するように、本実施態様の蛍光体粒子分散体からなる表示部11の一方向から波長λ4の赤外光15(図6の赤外光4)を照射する。そうすると、赤外光15(図6の赤外光4)が照射された部分が発光する。この際に、図6に例示するアップコンバージョン発光が起こるからである。そして、赤外光15を水平および垂直方向に走査すると、発光部分が平面的に移動するので、二次元の画像を表示することができる。図7(a)に示す例においては、赤外光15が照射される表示部11の面が画像表示面20となり、図7(b)に示す例においては、赤外光15が照射される表示部11の面と垂直な面が画像表示面20となりうる。
FIG. 7 shows a two-dimensional display device using a phosphor particle dispersion in which phosphor particles exhibiting up-conversion emission exemplified in FIG. 6 are dispersed in a transparent resin. As illustrated in FIGS. 7A and 7B,
また本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができる。したがって、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合には、表示品質を高めることができる。 In this embodiment, since the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent resin are substantially the same, the transparency of the phosphor particle dispersion can be improved. Therefore, when the phosphor particle dispersion according to this embodiment is used in, for example, a display device, display quality can be improved.
なお、「蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一である」こと、「透明樹脂の屈折率」、蛍光体粒子の屈折率の測定方法、および、透明樹脂の屈折率の測定方法については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。 Note that “the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent resin are substantially the same”, “the refractive index of the transparent resin”, the method of measuring the refractive index of the phosphor particles, and the refractive index of the transparent resin. Since the measurement method is the same as that described in the first embodiment, description thereof is omitted here.
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものであり、例えば蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマー等に分散させた後にモノマーを硬化させたりすることにより作製することができる。したがって、容易に製造可能であり、また大型化が可能である。 Furthermore, the phosphor particle dispersion of the present embodiment is obtained by dispersing phosphor particles in a transparent resin. For example, the phosphor particles are kneaded into the transparent resin, or the phosphor particles are used to form a transparent resin. It can be produced by curing the monomer after dispersing it in the monomer or the like used. Therefore, it can be easily manufactured and can be increased in size.
また、従来のガラスに蛍光体を析出させたものでは、蛍光体を析出させる媒体が限られるのに対し、本実施態様においては蛍光体粒子を分散させる透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。したがって、目的とする発光色を得ることが可能である。 Further, in the case where the phosphor is deposited on the conventional glass, the medium on which the phosphor is deposited is limited. In the present embodiment, the transparent resin in which the phosphor particles are dispersed can be arbitrarily selected. It is possible to prevent the emission color from being affected by the composition of Therefore, it is possible to obtain a target emission color.
なお、透明樹脂については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の蛍光体粒子分散体の他の構成について説明する。 In addition, about transparent resin, since it is the same as that of what was described in the said 1st embodiment, description here is abbreviate | omitted. Hereinafter, another configuration of the phosphor particle dispersion according to this embodiment will be described.
1.蛍光体粒子
本実施態様における蛍光体粒子は、母材に蛍光を発する元素等がドープされた、いわゆる付活型の蛍光体の粒子であることが好ましい。元素等の種類やドープ量により、発光の強さや色を調整することができるからである。
1. Phosphor particles The phosphor particles in the present embodiment are preferably so-called activated phosphor particles in which an element that emits fluorescence is doped into a base material. This is because the intensity and color of light emission can be adjusted depending on the type of element and the amount of doping.
この際、蛍光体粒子に含有される蛍光を発する元素等としては、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能であり、かつ所定の範囲内の波長の光により励起されるものであれば特に限定されるものではない。このような蛍光体粒子分散体を用いた二次元表示装置では、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することが可能となるからである。 At this time, the fluorescent element contained in the phosphor particles can be excited by light of one wavelength and emit up-conversion light, and is excited by light of a wavelength within a predetermined range. It is not particularly limited as long as it is. This is because a two-dimensional display device using such a phosphor particle dispersion can display an image by utilizing the up-conversion phenomenon due to two-stage absorption of the phosphor particles.
本実施態様においては特に蛍光体粒子が希土類元素を含有することが好ましい。希土類元素は、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能だからである。 In this embodiment, the phosphor particles preferably contain a rare earth element. This is because the rare earth element can be up-converted by being excited by light of one wavelength.
本実施態様に用いられる希土類元素は、1種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであれば特に限定されるものではない。一般的には3価のイオンとなる希土類元素を挙げることができ、中でも、エルビウム(Er)、ホロミウム(Ho)、プラセオジウム(Pr)、ツリウム(Tm)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ユウロピウム(Eu)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)およびセリウム(Ce)が好適に用いられる。これらの希土類元素は、1種類で用いても、2種類以上同時に用いてもよい。 The rare earth element used in this embodiment is not particularly limited as long as it is excited by light of one kind of wavelength and emits up-conversion light. In general, rare earth elements that are trivalent ions can be mentioned, among which erbium (Er), holmium (Ho), praseodymium (Pr), thulium (Tm), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), Europium (Eu), samarium (Sm), terbium (Tb), dysprosium (Dy) and cerium (Ce) are preferably used. These rare earth elements may be used alone or in combination of two or more.
また本実施態様においては、蛍光体粒子がイッテルビウム(Yb)を含有することが好ましい。イッテルビウム(Yb)は光に対する感度が良好であるので、増感剤として機能するからである。また、図5に例示するように、イッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することにより、上記希土類元素のエネルギー準位を押し上げることができる場合がある。これは、イッテルビウムのエネルギー準位と上記希土類元素のエネルギー準位とが近い場合は、エネルギーの移動が起こりうるからである。したがって、1種の波長の励起光としてイッテルビウムの励起波長の光を用い、イッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することを利用して、1種の波長の光によりアップコンバージョン発光を得ることができる。この場合、イッテルビウムが光に対する感度が良いので、効率的にアップコンバージョン発光することが可能となる。 In the present embodiment, it is preferable that the phosphor particles contain ytterbium (Yb). This is because ytterbium (Yb) has a good sensitivity to light and functions as a sensitizer. In addition, as illustrated in FIG. 5, there are cases where the energy level of the rare earth element can be pushed up by the energy transfer caused by the excitation of ytterbium. This is because energy transfer can occur when the energy level of ytterbium is close to the energy level of the rare earth element. Therefore, it is possible to obtain up-conversion light emission by using light of one kind of wavelength, using light of the excitation wavelength of ytterbium as one kind of excitation light and utilizing the energy transfer of energy generated by the excitation of ytterbium. it can. In this case, since ytterbium has good sensitivity to light, it is possible to efficiently perform upconversion light emission.
なお、希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長の範囲、母材、蛍光体粒子の平均粒子径、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量、および、蛍光体粒子の合成方法については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。 In addition, the range of the wavelength of excitation light that causes up-conversion emission of rare earth elements, the base material, the average particle diameter of the phosphor particles, the content of the phosphor particles in the phosphor particle dispersion, and the method for synthesizing the phosphor particles Is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted here.
2.蛍光体粒子分散体
本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明であることが好ましい。蛍光体粒子分散体が不透明であると、二次元表示装置に用いた場合に表示品質が低下するおそれがあるからである。
なお、蛍光体粒子分散体の可視領域における平均透過率については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
2. Phosphor particle dispersion The phosphor particle dispersion of the present embodiment is preferably transparent. This is because if the phosphor particle dispersion is opaque, the display quality may deteriorate when used in a two-dimensional display device.
Since the average transmittance in the visible region of the phosphor particle dispersion is the same as that described in the first embodiment, description thereof is omitted here.
また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば二次元表示装置に用いる場合、蛍光体粒子分散体の厚みは、用途に応じて適宜選択される。上記厚みが比較的薄い場合には、フレキシブルな表示装置とすることが可能であり、軽量化や小型化も可能であり、さらにはロールトゥロールで表示装置が作製可能となるので生産性が向上するという利点がある。上記厚みを比較的薄くする場合には、所望の発光輝度を得るために、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量を比較的高くすればよい。 In addition, when the phosphor particle dispersion of this embodiment is used in, for example, a two-dimensional display device, the thickness of the phosphor particle dispersion is appropriately selected according to the application. When the thickness is relatively thin, it is possible to make a flexible display device, which can be reduced in weight and size. Further, the display device can be manufactured by roll-to-roll, so that productivity is improved. There is an advantage of doing. When the thickness is made relatively thin, the phosphor particle content in the phosphor particle dispersion may be made relatively high in order to obtain a desired luminance.
また、蛍光体粒子分散体は、基材上に形成されていてもよい。蛍光体粒子分散体は基材上に形成されている場合には、強度や耐候性を高めることができる。また、蛍光体粒子分散体を基材上に形成する場合には、蛍光体粒子分散体の厚みを比較的薄くすることが可能である。
さらに、蛍光体粒子分散体は、2枚の基材間に挟持されていてもよい。
The phosphor particle dispersion may be formed on a substrate. When the phosphor particle dispersion is formed on a substrate, the strength and weather resistance can be increased. In addition, when the phosphor particle dispersion is formed on the substrate, the thickness of the phosphor particle dispersion can be made relatively thin.
Furthermore, the phosphor particle dispersion may be sandwiched between two substrates.
基材としては、赤外領域における透過率、具体的には700nm〜2000nmの範囲内における透過率が比較的高いことが好ましい。このような基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等を挙げることができる。
また、基材の厚みとしては、用途に応じて適宜選択される。
As a base material, it is preferable that the transmittance | permeability in an infrared region, specifically, the transmittance | permeability in the range of 700 nm-2000 nm is comparatively high. Examples of such a substrate include polyethylene terephthalate (PET).
Further, the thickness of the substrate is appropriately selected according to the application.
本実施態様の蛍光体粒子分散体は、二次元表示装置の表示部等に好適に用いられる。本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、表示品質に優れた二次元表示装置を得ることができるからである。
蛍光体粒子分散体を二次元表示装置の表示部に用いる場合、蛍光体粒子分散体の形態としては、スクリーン等とすることができる。
The phosphor particle dispersion of this embodiment is suitably used for a display unit of a two-dimensional display device. This is because the phosphor particle dispersion of the present embodiment has high transparency, so that a two-dimensional display device having excellent display quality can be obtained.
When the phosphor particle dispersion is used in the display unit of the two-dimensional display device, the form of the phosphor particle dispersion can be a screen or the like.
なお、蛍光体粒子分散体の製造方法については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。 In addition, since the manufacturing method of the phosphor particle dispersion is the same as that described in the first embodiment, description thereof is omitted here.
B.三次元表示装置
次に、本発明の三次元表示装置について説明する。本発明の三次元表示装置は、上述した蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部の周囲に配置された2つ以上の赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
B. 3D Display Device Next, the 3D display device of the present invention will be described. A three-dimensional display device according to the present invention includes a display unit having the above-described phosphor particle dispersion, two or more infrared light sources arranged around the display unit, and light emitted from the infrared light source. And a control means for controlling the direction.
図3に本発明の三次元表示装置の一例を示す。図3に示すように、本発明の三次元表示装置10は、蛍光体粒子分散体からなる表示部11と、この表示部11の周囲に配置された2つの赤外光源12a,12bとを有している。赤外光源12a,12bはそれぞれ異なる波長の赤外光15a,15bを発するものである。さらに、赤外光源12a,12bは移動可能であり、赤外光15a,15bの方向を任意に変えることができる。この三次元表示装置10では、赤外光源12a,12bを移動する手段が赤外光15a,15bの方向を制御する制御手段となっている。
FIG. 3 shows an example of the three-dimensional display device of the present invention. As shown in FIG. 3, the three-
赤外光源12a,12bにより表示部11に対して互いに異なる方向から赤外光15a,15bを照射し、赤外光15aと赤外光15bとを交差させると、交差した点13が発光する。これは、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子が、異なる波長の赤外光15a,15bによって励起され、すなわち例えば図2に示すように二段階吸収により励起されアップコンバージョン発光するからである。そして、赤外光源12a,12bは移動可能であるので、赤外光源12a,12bを移動させ、赤外光15a,15bを同期させながら水平および垂直方向に走査することにより、表示部11内で発光点13を前後、左右、上下に移動させることができる。これにより、本発明においては立体画像の表示が可能となる。
When the
本発明においては、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性に優れ、表示品質を向上させることができる。また、表示部の大型化が容易である。さらに、この蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。 In the present invention, since the phosphor particle dispersion described above is used for the display unit, it is excellent in transparency and display quality can be improved. Further, the display unit can be easily enlarged. Furthermore, since this phosphor particle dispersion can arbitrarily select the medium in which the phosphor particles are dispersed, it can be avoided that the emission color is influenced by the composition of the medium.
また、カラー表示が可能な三次元表示装置とする場合には、複数の発光色が得られるように蛍光体粒子分散体を調製する必要があるが、本発明においては媒体に複数の蛍光体粒子を分散させるだけで蛍光体粒子分散体を得ることができるので、カラー表示が可能な三次元表示装置の表示部を容易に得ることが可能である。
以下、本発明の三次元表示装置の各構成について説明する。
Further, in the case of a three-dimensional display device capable of color display, it is necessary to prepare a phosphor particle dispersion so that a plurality of emission colors can be obtained. In the present invention, a plurality of phosphor particles are used as a medium. Since the phosphor particle dispersion can be obtained simply by dispersing the particles, it is possible to easily obtain the display unit of the three-dimensional display device capable of color display.
Hereinafter, each configuration of the three-dimensional display device of the present invention will be described.
1.表示部
本発明に用いられる表示部は、蛍光体粒子分散体を有するものである。
1. Display unit The display unit used in the present invention has a phosphor particle dispersion.
上記蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明液体に分散されてなるものである場合、蛍光体粒子分散体自体は液体状となるので、通常、表示部はセルに蛍光体粒子分散体が充填等されたものとなる。
この際、蛍光体粒子分散体を充填等するのに用いられるセルとしては、アップコンバージョン発光に影響を及ぼさないもの、具体的には発光強度を著しく低下させないものであれば特に限定されるものではない。また、セルは透明であることが好ましく、具体的には可視領域における平均透過率が比較的高いものであることが好ましい。このようなセルとしては、例えばガラスセル、石英セル、プラスチックセル等が挙げられる。
When the phosphor particle dispersion is formed by dispersing the phosphor particles in a transparent liquid, the phosphor particle dispersion itself is in a liquid state, so that the display unit usually has the phosphor particle dispersion in the cell. It will be filled.
At this time, the cell used for filling the phosphor particle dispersion is not particularly limited as long as it does not affect the up-conversion emission, specifically, the emission intensity is not significantly reduced. Absent. Further, the cell is preferably transparent, and specifically, it is preferable that the average transmittance in the visible region is relatively high. Examples of such a cell include a glass cell, a quartz cell, and a plastic cell.
一方、上記蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものである場合、蛍光体粒子分散体自体が固体状となるので、通常は蛍光体粒子分散体自体が表示部となる。 On the other hand, when the phosphor particle dispersion is one in which the phosphor particles are dispersed in a transparent resin, the phosphor particle dispersion itself is in a solid state. It becomes.
表示部の大きさとしては、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択される。 The size of the display unit is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the application.
2.赤外光源
本発明に用いられる赤外光源は、少なくとも2つ必要であり、表示部の周囲に配置され、赤外光が発せられるものである。
2. Infrared light source At least two infrared light sources are required for the present invention, and are arranged around the display unit to emit infrared light.
赤外光源は2つ以上であれば、その数としては特に限定されない。本発明においては、二段階吸収による励起によってアップコンバージョン発光する現象を利用する場合が多いことから、例えば1色の発光を得るためには2つの赤外光源が必要となり、3色の発光を得るためには6つの赤外光源が必要となる。なお、この赤外光源は1種の波長の赤外光のみを発するものである。 The number of infrared light sources is not particularly limited as long as it is two or more. In the present invention, since the phenomenon of up-conversion light emission due to excitation by two-stage absorption is often used, for example, two infrared light sources are required to obtain light emission of one color, and light emission of three colors is obtained. For this purpose, six infrared light sources are required. This infrared light source emits only infrared light having one wavelength.
また、発光光源としては赤外光を発するものであれば特に限定されるものではなく、例えば半導体レーザー等を用いることができる。また、例えば図8に示すように赤外光源12a,12bが複数の半導体レーザーがアレイ状に配置されたレーザーアレイであってもよい。
Further, the light source is not particularly limited as long as it emits infrared light, and for example, a semiconductor laser or the like can be used. For example, as shown in FIG. 8, the
また、本発明の三次元表示装置は、例えば図3に示すように2つの赤外光源12a,12bから発せられたそれぞれの赤外光15a,15bの交差点13を発光させるものであることから、赤外光15a,15bのそれぞれの方向が一直線状とならないように赤外光源12a,12bを配置することが好ましい。赤外光15a,15bの方向が一直線状になると、赤外光15a,15bが交差した部分は発光するので、線状に発光が観察されてしまうからである。よって、赤外光15a,15bを同期させながら水平および垂直方向に走査する際にも、赤外光15a,15bの方向が一直線状にならないように走査することが好ましい。
Moreover, since the three-dimensional display device of the present invention emits the
3.制御手段
本発明における制御手段は、赤外光源から発せられた光の方向を制御するものであれば特に限定されるものではない。制御手段は、例えば図3に示すように赤外光源12a,12bを移動させることにより赤外光15a,15bの方向を制御するものであってもよく、また例えば図9に示すように赤外光源12a,12bの近傍に鏡16a,16bが配置されており、鏡16a,16bの角度や位置を変えることにより赤外光15a,15bの方向を制御するものであってもよい。
3. Control Unit The control unit in the present invention is not particularly limited as long as it controls the direction of light emitted from the infrared light source. The control means may control the directions of the
C.二次元表示装置
次に、本発明の二次元表示装置について説明する。本発明の二次元表示装置は、上述した蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
C. 2D Display Device Next, the 2D display device of the present invention will be described. The two-dimensional display device of the present invention controls a display unit having the above-described phosphor particle dispersion, an infrared light source that projects infrared light onto the display unit, and a direction of light emitted from the infrared light source. And a control means.
図7に本発明の二次元表示装置の一例を示す。図7(a)および(b)に示すように、本発明の二次元表示装置は、蛍光体粒子分散体からなる表示部11と、この表示部11に赤外光を投射する赤外光源12とを有している。赤外光源12は移動可能であり、赤外光15の方向を任意に変えることができる。この二次元表示装置では、赤外光源12を移動する手段が赤外光15の方向を制御する制御手段となっている。
FIG. 7 shows an example of the two-dimensional display device of the present invention. As shown in FIGS. 7A and 7B, the two-dimensional display device of the present invention includes a
赤外光源12により表示部11に対して所定の方向から赤外光15を照射すると、照射された部分が発光する。これは、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子が、赤外光15によって励起され、すなわち例えば図6に示すように二段階吸収により励起されアップコンバージョン発光するからである。そして、赤外光源12は移動可能であるので、赤外光源12を移動させ、赤外光15bを水平および垂直方向に走査することにより、表示部11内で発光部分を前後、左右、上下に移動させることができる。これにより、本発明においては画像の表示が可能となる。
When the
本発明においては、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性に優れ、表示品質を向上させることができる。また、表示部の大型化が容易である。さらに、この蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。 In the present invention, since the phosphor particle dispersion described above is used for the display unit, it is excellent in transparency and display quality can be improved. Further, the display unit can be easily enlarged. Furthermore, since this phosphor particle dispersion can arbitrarily select the medium in which the phosphor particles are dispersed, it can be avoided that the emission color is influenced by the composition of the medium.
なお、制御手段については、上記三次元表示装置における制御手段と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。以下、本発明の二次元表示装置の他の構成について説明する。 Note that the control means can be the same as the control means in the three-dimensional display device, and a description thereof will be omitted here. Hereinafter, another configuration of the two-dimensional display device of the present invention will be described.
1.表示部
本発明に用いられる表示部は、蛍光体粒子分散体を有するものである。
蛍光体粒子分散体は蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものであり、蛍光体粒子分散体自体が固体状となるので、蛍光体粒子分散体自体が表示部となっていてもよい。また、上述したように、蛍光体粒子分散体は、基材上に形成されていてもよく、2枚の基材間に挟持されていてもよい。
1. Display unit The display unit used in the present invention has a phosphor particle dispersion.
The phosphor particle dispersion is obtained by dispersing phosphor particles in a transparent resin, and the phosphor particle dispersion itself is in a solid state. Therefore, the phosphor particle dispersion itself may be a display unit. Further, as described above, the phosphor particle dispersion may be formed on a base material or may be sandwiched between two base materials.
表示部の大きさとしては、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択される。 The size of the display unit is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the application.
2.赤外光源
本発明に用いられる赤外光源は、表示部に赤外光を投射するものであり、表示部の周囲に配置されるものである。
2. Infrared light source The infrared light source used in the present invention projects infrared light on the display unit, and is arranged around the display unit.
赤外光源は1つ以上であればよい。
なお、赤外光源のその他の点については、上記三次元表示装置における赤外光源と同様であるので、ここでの説明は省略する。
The number of infrared light sources may be one or more.
Since the other points of the infrared light source are the same as those of the infrared light source in the three-dimensional display device, description thereof is omitted here.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下、実施例および比較例を用いて本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
[実施例1]
1.(Y0.999,Er0.001)F3粒子の合成
Y99.9mol%とEr0.01mol%とを配合したフッ化物(Y0.999,Er0.001)F3粒子を作製した。SEMおよびXRDの測定結果より、(Y0.999,Er0.001)F3粒子であることが確認された。
この(Y0.999,Er0.001)F3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.53であった。
[Example 1]
1. (Y 0.999, Er 0.001) F 3 Synthesis Y99.9Mol% of particles and Er0.01Mol% and fluoride blended with (Y 0.999, Er 0.001) were prepared F 3 particles. The SEM and XRD measurement results confirmed that it was (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles.
The refractive index of this (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particle was measured by the measurement method described above and found to be about 1.53.
2.(Y0.999,Er0.001)F3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、シクロオレフィンポリマー(日本ゼオン製ゼオネックスE48R)を用いた。このシクロオレフィンポリマーについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.53であった。
上記の合成した(Y0.999,Er0.001)F3粒子100gとシクロオレフィンポリマー900gとを混練させ、コンパウンド((Y0.999,Er0.001)F3粒子とシクロオレフィンポリマーの混練ペレット)を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、1cm角の透明樹脂成型体(蛍光体粒子分散体)を作製した。
2. (Y 0.999 , Er 0.001 ) Preparation of F 3 Particle Dispersion As the transparent resin, a cycloolefin polymer (ZEONEX E48R manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used. The refractive index of this cycloolefin polymer measured by the measurement method described above was about 1.53.
100 g of the synthesized (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles and 900 g of cycloolefin polymer were kneaded to prepare a compound (kneaded pellets of (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles and cycloolefin polymer).
The produced compound was injection-molded to produce a 1 cm square transparent resin molded body (phosphor particle dispersion).
3.評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー1、2が交差するように照射した。赤外光レーザー1には波長1540nm付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー2には波長840nm付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー1と赤外光レーザー2の交点において、Er3+の550nm付近の緑色発光が観測された。
3. Evaluation The transparent resin molded body thus obtained was irradiated so that two kinds of
[実施例2]
1.(La0.999,Er0.001)F3粒子の合成
La99.9mol%とEr0.01mol%とを配合したフッ化物(La0.999,Er0.001)F3粒子を作製した。SEMおよびXRDの測定結果より、(La0.999,Er0.001)F3粒子であることが確認された。
この(La0.999,Er0.001)F3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.60であった。
[Example 2]
1. (La 0.999, Er 0.001) F 3 Synthesis La99.9Mol% of particles and Er0.01Mol% and fluoride blended with (La 0.999, Er 0.001) were prepared F 3 particles. From the measurement results of SEM and XRD, it was confirmed to be (La 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles.
The refractive index of this (La 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particle was measured by the measurement method described above, and it was about 1.60.
2.(La0.999,Er0.001)F3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、ポリスチレン(PSジャパン製)を用いた。このポリスチレンについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.60であった。
上記の合成した(La0.999,Er0.001)F3粒子100gとポリスチレン900gとを混練させ、コンパウンド((La0.999,Er0.001)F3粒子とポリスチレンの混練ペレット)を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、1cm角の透明樹脂成型体(蛍光体粒子分散体)を作製した。
2. Production of (La 0.999 , Er 0.001 ) F 3 Particle Dispersion Polystyrene (manufactured by PS Japan) was used as the transparent resin. When the refractive index of this polystyrene was measured by the measurement method described above, it was about 1.60.
100 g of the synthesized (La 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles and 900 g of polystyrene were kneaded to produce a compound ((La 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles and polystyrene kneaded pellets).
The produced compound was injection-molded to produce a 1 cm square transparent resin molded body (phosphor particle dispersion).
3.評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー1、2が交差するように照射した。赤外光レーザー1には波長1540nm付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー2には波長840nm付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー1と赤外光レーザー2の交点において、Er3+の550nm付近の緑色発光が観測された。
3. Evaluation The transparent resin molded body thus obtained was irradiated so that two kinds of
[比較例]
1.(Y0.999,Er0.001)F3粒子の合成
Y99.9mol%とEr0.01mol%とを配合したフッ化物(Y0.999,Er0.001)F3粒子を作製した。SEMおよびXRDの測定結果より、(Y0.999,Er0.001)F3粒子であることが確認された。
この(Y0.999,Er0.001)F3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.53であった。
[Comparative example]
1. (Y 0.999, Er 0.001) F 3 Synthesis Y99.9Mol% of particles and Er0.01Mol% and fluoride blended with (Y 0.999, Er 0.001) were prepared F 3 particles. The SEM and XRD measurement results confirmed that it was (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles.
The refractive index of this (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particle was measured by the measurement method described above and found to be about 1.53.
2.(Y0.999,Er0.001)F3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、ポリメチルメタクリレート(スミペックス製)を用いた。このポリメチルメタクリレートについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.49であった。
上記の合成した(Y0.999,Er0.001)F3粒子100gとポリメチルメタクリレート900gとを混練させ、コンパウンド((Y0.999,Er0.001)F3粒子とポリメチルメタクリレートの混練ペレット)を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、1cm角の透明樹脂成型体(蛍光体粒子分散体)を作製した。
2. (Y 0.999 , Er 0.001 ) Preparation of F 3 Particle Dispersion Polymethyl methacrylate (Sumipex) was used as the transparent resin. With respect to this polymethyl methacrylate, the refractive index was measured by the measurement method described above, and it was about 1.49.
100 g of the synthesized (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles and 900 g of polymethyl methacrylate were kneaded to prepare a compound (kneaded pellets of (Y 0.999 , Er 0.001 ) F 3 particles and polymethyl methacrylate).
The produced compound was injection-molded to produce a 1 cm square transparent resin molded body (phosphor particle dispersion).
3.評価
得られた透明樹脂成型体は白濁しており、三次元表示装置の表示部として使用することは困難であった。
3. Evaluation The obtained transparent resin molding was cloudy and was difficult to use as a display part of a three-dimensional display device.
[実施例3]
1.(Y0.99,Er0.01)F3粒子の合成
Y99mol%とEr1mol%とを配合したフッ化物(Y0.99,Er0.01)F3粒子を作製した。SEMおよびXRDの測定結果より、(Y0.99,Er0.01)F3粒子であることが確認された。
この(Y0.99,Er0.01)F3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.53であった。
[Example 3]
1. (Y 0.99, Er 0.01) F 3 particles synthesized Y99mol% and Er1mol% and fluoride blended with the (Y 0.99, Er 0.01) were prepared F 3 particles. From the SEM and XRD measurement results, it was confirmed to be (Y 0.99 , Er 0.01 ) F 3 particles.
The refractive index of this (Y 0.99 , Er 0.01 ) F 3 particle was measured by the measurement method described above, and it was about 1.53.
2.蛍光体粒子分散体の作製
透明樹脂としては、堺化学工業製TMMP(トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート,屈折率1.52)、および、東亞合成製アロニックスA−211B(ビスフェノールEO変性(n≒2)ジアクリレート,屈折率1.536)を用いた。これらの透明樹脂を重量比2:3(TMMP:アロニックスA−211B)で混合し、10wt%の(Y0.99,Er0.01)F3粒子を攪拌機で分散させ、光重合開始剤としてIrgacure−184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン,屈折率1.529)を用いて、混合樹脂を作製した。PETフィルム(125μm厚、東洋紡製A4300)上に混合樹脂を流し込み、UV硬化により、1cm角の透明樹脂成型体(蛍光体粒子分散体)を作製した。なお、上記混合樹脂のUV硬化後の屈折率を、アタゴ社製アッベ屈折計NAR−1T SOLIDにより測定したところ、約1.54であった。
2. Production of phosphor particle dispersion Transparent resins include TMMP (trimethylolpropane tris-3-mercaptopropionate, refractive index 1.52) manufactured by Sakai Chemical Industry, and Aronix A-211B (bisphenol EO modified) manufactured by Toagosei Co., Ltd. (N≈2) Diacrylate, refractive index 1.536) was used. These transparent resins were mixed at a weight ratio of 2: 3 (TMMP: Aronix A-211B), 10 wt% (Y 0.99 , Er 0.01 ) F 3 particles were dispersed with a stirrer, and Irgacure-184 ( 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, refractive index 1.529) was used to prepare a mixed resin. A mixed resin was poured onto a PET film (125 μm thick, Toyobo A4300), and a 1 cm square transparent resin molding (phosphor particle dispersion) was produced by UV curing. In addition, it was about 1.54 when the refractive index after UV hardening of the said mixed resin was measured with the Abbe refractometer NAR-1T SOLID by an Atago company.
3.評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー1、2が交差するように照射した。赤外光レーザー1には波長1540nm付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー2には波長840nm付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー1と赤外光レーザー2の交点において、Er3+の550nm付近の緑色発光が観測された。
3. Evaluation The transparent resin molded body thus obtained was irradiated so that two kinds of
[実施例4]
1.(Y0.81,Er0.01,Yb0.18)F3粒子の合成
Y81mol%とEr1mol%とYb18mol%とを配合したフッ化物(Y0.81,Er0.01,Yb0.18)F3粒子を作製した。SEMおよびXRDの測定結果より、(Y0.81,Er0.01,Yb0.18)F3粒子であることが確認された。
この(Y0.81,Er0.01,Yb0.18)F3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約1.53であった。
[Example 4]
1. (Y 0.81, Er 0.01, Yb 0.18)
When the refractive index of the (Y 0.81 , Er 0.01 , Yb 0.18 ) F 3 particles was measured by the measurement method described above, it was about 1.53.
2.蛍光体粒子分散体の作製
透明樹脂としては、堺化学工業製TMMP(トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート,屈折率1.52)、および、東亞合成製アロニックスA−211B(ビスフェノールEO変性(n≒2)ジアクリレート,屈折率1.536)を用いた。これらの透明樹脂を重量比2:3(TMMP:アロニックスA−211B)で混合し、10wt%の(Y0.81,Er0.01,Yb0.18)F3粒子を攪拌機で分散させ、光重合開始剤としてIrgacure−184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン,屈折率1.529)を用いて、混合樹脂を作製した。PETフィルム(125μm厚、東洋紡製A4300)上に混合樹脂を流し込み、UV硬化により1.0mm厚(PETフィルムの厚みを含む。)の蛍光体粒子分散体を作製した。なお、上記混合樹脂のUV硬化後の屈折率を、アタゴ社製アッベ屈折計NAR−1T SOLIDにより測定したところ、約1.54であった。
2. Production of phosphor particle dispersion Transparent resins include TMMP (trimethylolpropane tris-3-mercaptopropionate, refractive index 1.52) manufactured by Sakai Chemical Industry, and Aronix A-211B (bisphenol EO modified) manufactured by Toagosei Co., Ltd. (N≈2) Diacrylate, refractive index 1.536) was used. These transparent resins were mixed at a weight ratio of 2: 3 (TMMP: Aronix A-211B), and 10 wt% (Y 0.81 , Er 0.01 , Yb 0.18 ) F 3 particles were dispersed with a stirrer, and Irgacure as a photopolymerization initiator. A mixed resin was prepared using -184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, refractive index 1.529). A mixed resin was poured onto a PET film (125 μm thick, A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and a phosphor particle dispersion having a thickness of 1.0 mm (including the thickness of the PET film) was prepared by UV curing. In addition, it was about 1.54 when the refractive index after UV hardening of the said mixed resin was measured with the Abbe refractometer NAR-1T SOLID by an Atago company.
3.評価
このようにして得られた蛍光体粒子分散体に、波長980nm付近の半導体レーザーを照射し、550nm付近の緑色発光が観測された。
3. Evaluation The phosphor particle dispersion obtained in this manner was irradiated with a semiconductor laser having a wavelength of about 980 nm, and green light emission of about 550 nm was observed.
10 … 三次元表示装置
11 … 表示部
12,12a,12b … 赤外光源
15,15a,15b … 赤外光
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記蛍光体粒子の屈折率と前記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体。 The phosphor particles that are excited by light having a wavelength in the range of 700 nm to 2000 nm to emit up-conversion light are dispersed in a transparent liquid or transparent resin,
A phosphor particle dispersion, wherein the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the transparent liquid or transparent resin are substantially the same.
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